由锌灰泥制备七水硫酸锌

1、由锌灰泥制备七水硫酸锌,实验背景,工,业,废,渣,排,放环,境,污,染,严,重,锌灰泥：,一种工业废弃物，含有较高含量的锌以及多种,其他元素,(Fe,、,Ni,、,Cu,、,Mg,、,Al,、,Si,等,),。锌灰泥的,有效利用不仅具有较好的经济效益，而且避免了工,业废物填埋带来的环境污染，具有较好的社会效益。,因此，工业上常以锌灰泥为原料，通过提取其,中锌元素，制备七水硫酸锌或其它锌化合物。,锌灰泥样品成分分析,锌灰泥所含主要组分定性分析,锌灰泥所含主要组分定量分析,成分检测,工业生产流程,ZnSO,4,?,7H,2,O,制备,样品酸溶,滤液除杂,含,Zn,2+,溶液,Zn,2,(OH),2

2、,CO,3,沉淀,硫酸锌,ZnSO,4,?,7H,2,O,H,2,SO,4,乙醇,重结晶,产,品,分,析,杂质离子检测,原子发射光谱法测定金属杂质离子的含量,定性检测产品,Cl,-,、,NH,4,+,杂质离子,ZnSO,4,7H,2,O,分析,热重法确定产品分子式,XRD,确定产物组成,滴定法测定,ZnSO,4,7H,2,O,含量,测定方法,: XRD,谱图定性分析矿物组成,1,）,Zn,5,(OH),8,Cl,2,锌灰泥的物相分析,XRD,酸有效溶解了,Zn,5,(OH),8,Cl,2,(pcpdf 72-1444 ),制备过程,1.,浸取,分步加酸,1 mol/L,1 : 6,1,小,时,

3、判断依据：以,EDTA,络合滴定法测酸浸出的,滤液中,Zn,2+,含量,为判断依据，对,H,2,SO,4,加入方式、硫酸浓度，反应时间、反应温度、固液比等条件进行探究。选,取最佳的浸出条件，从而方便进行后续实验。,编号,加酸方式,现,象,一步加酸,普通分离方式得不到澄清滤液,分布加酸,能得到澄清滤液，且分离时间较短,采用分步加酸酸浓度,1 mol/L,的方式，保持变量相同探索,反应时间分别为,0.5h,1h,2h,时浸出液中锌量。,浸出时间,/h,0.5,1,2,浸出液中锌离子含量（,%,）,26.53,28.59,26.22,采用分步加酸,酸浓度,1mol/L,，加热,1h,的方式，探索固,

4、液比分别为,1:4,1:6,1:9,时浸出液中锌含量。,固,液,比,1:4,1:6,1:9,浸出液中锌离子含量（,%,）,26.14,28.59,28.75,硫酸浓度（,mol/L,）,0.5,1,2,浸出液中锌离子含量（,%,）,28.15,26.22,2.,除杂,方案讨论,？,备选试剂：,EDTA,、碳酸钙、氢氧化钠、碳酸铵、锌粉，,30%,过氧化氢、无水乙醇、,3,M,硫酸、氨水。,3.,转化,滤液成分：主要离子,SO,4,2-,、,Zn,2+,、,NH,4,+,。,?,如何获得,ZnSO,4,?,能否利用硫酸锌和硫酸铵溶解度的差别实现提纯？,表,1,硫酸锌和硫酸铵的溶解度表,温度,/,

5、0,10,20,30,40,60,80,100,硫酸锌,/g,41.3,47.2,53.8,61.3,70.5,75.4,71.1,60.5,硫酸铵,/g,70.6,73.0,75.4,78.0,81,88,95,103.8,不能。,尽管硫酸锌和硫酸铵的溶解度随时间变化显著且相差较大,(,后者大,),，由于溶液中的二者可以生成复盐且对应的相图具有,较宽的结晶区，因此，此前得到的滤液直接蒸发结晶制备七水,硫酸锌的路线不可行（产物为六水合硫酸锌铵）。,原因：,?,当,ZnSO,4,含量在,1.5%(,)以下，,才能结晶析出纯,(NH,4,),2,SO,4,晶体；,?,当控制,(NH,4,),2,S

6、O,4,的含量在,7%,以下，可得到纯,ZnSO,4,?,7H,2,O,晶体；,?,复盐,(NH,4,),2,Zn(SO,4,),2,?,6H,2,O,结,晶区较大，说明对利用复盐沉淀,方法进行含,ZnSO,4,溶液的深度净,化是极为有利和切实可行的,.,慕思国等,. 298 K,时三元体系,MeSO,4,-(NH,4,),2,SO,4,-H,2,O,的相平衡,.,过程工程学报，,2006,，,6(1): 32,3.,转化,方案？,产物？,Zn,2,(OH),2,CO,3,.,乙醇的作用？,重结晶,参考流程,1.,硫酸加热浸取,称取锌灰泥,20.0,g,，分别加入,30,mL,3,M,H,2,

7、SO,4,和,30,mL,H,2,O,加热至,60,o,C,并搅拌,0.5,h,，再加,30,mL,3,M,H,2,SO,4,和,30,mL,H,2,O,，继续加热搅拌,0.5,h,，,(pH,=,5-6),最后补充,35,mL,1,M,H,2,SO,4,，搅拌均匀,以防止,Zn,2+,水解，,3,min,后抽滤。,(,约一半,的量未溶解,),2.,除杂,?,搅拌下，用,6,M,氨水调节浸取液,pH,至,4.0,左右,(,出现,白色沉淀,),，加热搅拌溶液,10,15,min,，滴加,30%,H,2,O,2,氧化除去,Fe,2+,(,有气泡产生，,H,2,O,2,分解,),，溶,液,pH,值略

8、有降低，溶液变红,),，用,6,M,氨水重调,pH,值至,4.0,，加热搅拌,0.5,h,使,Fe(OH),3,溶胶聚沉,(,过,滤困难,),。,?,进一步加氨水调节,pH,值,5.2,5.4,，,除去所含的,Al,3+,、硅酸，抽滤。,3.,转化,向滤液中滴加,1,M,(NH,4,),2,CO,3,至,Zn,2+,离子沉淀完全，,得到碱式碳酸锌,Zn,2,(OH),2,CO,3,，反应中有气泡放,出,(CO,2,)。充分洗涤沉淀后，加,3,M,硫酸至沉淀,刚好溶解，加乙醇析出硫酸锌。称量粗产物，加,少量水溶解，用,3,M,H,2,SO,4,调,p,H,至,2,3,，用水蒸,汽浴蒸发浓缩，冷却结晶，收集产物，记录质量、,颜色和形态。,4.,纯度分析,称取产品,0.2,0.3,g,配成,100,m